(57)【要約】【課題】回路処理が簡単で精度が高い高調波成分制御型のモータ制御装置を提供すること。【解決手段】その基本周波数成分と高調波成分の周波数にて回転するｄｑ軸座標系にモータ電流を投影して投影信号（座標変換信号）を回路１８、１９により求める。各投影信号から各ｄｑ軸座標系の交流成分に相当するキャンセル信号を減算器８、９により減算することによりキャンセルして各直流信号成分を抽出する。これにより、モータ電流の基本周波数成分と高調波成分とをフィルタを用いることなく分離する。上記各直流信号成分をそれぞれの指令値に収束するようにフィードバック制御して、基本周波数成分と高調波成分とを互いに独立に目標値に制御する。【選択図】図１
2005168212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相の交流回転電機の電機子に通電される多相交流電流をフィードバック制御するモータ制御装置において、
検出した前記多相交流電流を１次（基本波電流周波数の１次成分）ｄｑ軸座標系上の１次ｄｑ信号に変換する３相／１次ｄｑ座標変換部と、
前記多相交流電流を所定の高次ｄｑ軸座標系上の高次ｄｑ信号に変換する少なくとも一つの次数の３相／高次ｄｑ座標変換部と、
前記１次ｄｑ信号に含まれる直流成分を抽出する１次直流成分抽出部と、
前記高次ｄｑ信号に含まれる直流成分を抽出する少なくともひとつの次数の高次直流成分抽出部と、
前記各直流信号成分とそれらの目標値である所定の各指令値との偏差をそれぞれ求めて前記各偏差を０に収束させるフィードバック制御を行うフィードバック制御部と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ制御装置において、
前記フィードバック制御部は、
前記各偏差を０とするｄｑ軸座標系上の電圧指令をそれぞれ発生させ、前記各電圧指令を静止座標系の多相電圧にそれぞれ変換し、前記各多相電圧を相ごとに加算して加算相電圧となし、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ制御装置において、
前記３相／高次ｄｑ座標変換部は、
前記多相交流電流をｋ次ｄｑ軸座標系に変換するｋ次ｄｑ座標変換部を含み、
前記１次直流成分抽出部は、
前記１次ｄｑ座標変換部から出力された１次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ（ｋは１を除く正の整数又は分数）−１次の交流電流成分である１次重畳交流成分を減算して１次ｄｑ軸直流成分を抽出し、
前記高次直流成分抽出部は、
前記ｋ次ｄｑ座標変換部から出力されたｋ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次の交流電流成分であるｋ次重畳交流成分を減算してｋ次ｄｑ軸直流成分を抽出するｋ次ｄｑ軸直流成分抽出部を含み、
前記フィードバック制御部は、
目標値である１次ｄｑ軸指令値に前記１次ｄｑ軸直流成分を収束させ、目標値であるｋ次ｄｑ軸指令値に前記ｋ次ｄｑ軸直流成分を収束させるフィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３記載のモータ制御装置において、
前記フィードバック制御部は、
前記１次ｄｑ軸指令値と前記１次ｄｑ軸直流成分との差である１次ｄｑ軸偏差を０とする１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上の１次多相電圧に変換し、
前記ｋ次ｄｑ軸指令値と前記ｋ次ｄｑ軸直流成分との差であるｋ次ｄｑ軸偏差を０とするｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｋ次多相電圧に変換し、
前記１次多相電圧と前記ｋ次多相電圧とを相ごとに加算して加算相電圧を発生し、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
請求項３記載のモータ制御装置において、
前記１次重畳交流成分、１次ｄｑ軸直流成分、ｋ次重畳交流成分及びｋ次ｄｑ軸直流成分を発生させる電流指令部を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
請求項３記載のモータ制御装置において、
前記３相／高次ｄｑ座標変換部は、前記多相交流電流をｎ（ｎはｋより大きい正の整数又は分数）次ｄｑ軸座標系に変換するｎ次ｄｑ座標変換部を含み、
前記高次直流成分抽出部は、前記ｎ次ｄｑ座標変換部から出力されたｎ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｎ−１次及びｎ−ｋ次の交流電流成分であるｎ次重畳交流成分を減算してｎ次ｄｑ軸直流成分を抽出するｎ次ｄｑ軸直流成分抽出部を含み、
前記１次ｄｑ軸直流成分抽出部は、
前記１次ｄｑ座標変換部から出力された１次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次及びｎ−１次の交流電流成分である１次重畳交流成分を減算して前記１次ｄｑ軸直流成分を抽出し、
前記ｋ次ｄｑ軸直流成分抽出部は、
前記ｋ次ｄｑ座標変換部から出力されたｋ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次及びｎ−ｋ次の交流電流成分であるｋ次重畳交流成分を減算してｋ次ｄｑ軸直流成分を抽出し、
前記フィードバック制御部は、
前記１次ｄｑ軸指令値に前記１次ｄｑ軸直流成分を収束させ、前記ｋ次ｄｑ軸指令値に前記ｋ次ｄｑ軸直流成分を収束させ、目標値であるｎ次ｄｑ軸指令値に前記ｎ次ｄｑ軸直流成分を収束させるフィードバック制御を行うことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
請求項６記載のモータ制御装置において、
前記フィードバック制御部は、
前記１次ｄｑ軸指令値と前記１次ｄｑ軸直流成分との差である１次ｄｑ軸偏差を０とする１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上の１次多相電圧に変換し、
前記ｋ次ｄｑ軸指令値と前記ｋ次ｄｑ軸直流成分との差であるｋ次ｄｑ軸偏差を０とするｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｋ次多相電圧に変換し、
前記ｎ次ｄｑ軸指令値と前記ｎ次ｄｑ軸直流成分との差であるｎ次ｄｑ軸偏差を０とするｎ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｎ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｎ次多相電圧に変換し、
前記１次多相電圧と前記ｋ次多相電圧と前記ｎ次多相電圧とを相ごとに加算して加算相電圧を発生し、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
請求項６記載のモータ制御装置において、
前記１次重畳交流成分、１次ｄｑ軸直流成分、ｋ次重畳交流成分、前記ｎ次重畳交流成分及びｎ次ｄｑ軸直流成分を発生させる電流指令部を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか記載のモータ制御装置において、
前記フィードバック制御を行わない場合に比べてｋ（ｋは２以上の整数）−１次の磁気騒音又はトルクリップルを低減するためにｋ次ｄｑ軸指令値を所定値に設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載のモータ制御装置において、
前記フィードバック制御を行わない場合に比べてｋ−１次及びｎ−１次の磁気騒音又はトルクリップルを低減するためにｋ次ｄｑ軸指令値及びｎ（ｎはｋより大きい整数）次ｄｑ軸指令値をそれぞれ所定値に設定することを特徴とするモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流モータに流れる高調波電流を低減するために、下記の特許文献１は、モータ実電流又はその基本周波数で回転する１次（基本波電流周波数の１次成分）ｄｑ座標系上の検出電流信号からハイパスフィルタで高調波成分を抽出し、この高調波信号を制御することによりモータ実電流中の高調波電流成分を低減する制御を提案している。
【特許文献１】特開2002-223600号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したフィルタ抽出を用いる高調波分離はハイパスフィルタによる位相遅延の補償が煩雑であった。特に複数の高調波電流をそれぞれ低減する場合、静止座標系上又は１次ｄｑ軸座標系上の高調波成分を周波数分離する必要があり、急峻な特性をもつバンドパスフィルタやハイパスフィルタが必要となる。更に、これら静止座標系上又は１次ｄｑ軸座標系上の高調波成分は、回転数により周波数が変化するため、これらバンドパスフィルタやハイパスフィルタの遮断周波数を回転数に応じて調整せねばならず厄介であった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、回路処理が簡単で精度が高い高調波成分制御型のモータ制御装置を提供することをその目的すなわち解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する請求項１記載のモータ制御装置は、多相の交流回転電機の電機子に通電される多相交流電流をフィードバック制御するモータ制御装置において、検出した前記多相交流電流を１次ｄｑ軸座標系上の１次ｄｑ信号に変換する多相／１次ｄｑ座標変換部と、前記多相交流電流を所定の高次ｄｑ軸座標系上の高次ｄｑ信号に変換する少なくとも一つの次数の多相／高次ｄｑ座標変換部と、前記１次ｄｑ信号に含まれる直流成分を抽出する１次直流成分抽出部と、前記高次ｄｑ信号に含まれる直流成分を抽出する少なくともひとつの次数の高次直流成分抽出部と、前記各直流信号成分とそれらの目標値である所定の各指令値との偏差をそれぞれ求めて前記各偏差を０に収束させるフィードバック制御を行うフィードバック制御部とを備えることを特徴としている。
【０００６】
すなわち、この発明によれば、モータ電流を、その基本周波数成分と高調波成分の周波数にて回転するｄｑ軸座標系に投影して投影信号（各次のｄｑ軸座標変換信号）を求め、基本周波数成分と高調波成分を各投影信号（各次のｄｑ軸座標変換信号）の直流信号成分とする。また、各投影信号（各次のｄｑ軸座標変換信号）から各ｄｑ軸座標系の交流成分を除去して各直流信号成分をそれぞれ抽出する。このようにすれば、各直流信号成分をそれぞれの指令値に収束するようにフィードバック制御すれば、基本周波数成分と高調波成分とを互いに独立に目標値に制御することができる。上記直流成分の抽出には、上記交流成分に相当する指令値を減算して直流成分を抽出したり、各次のｄｑ軸座標系信号からローパスフィルタにより直流成分を抽出したりする。
【０００７】
したがって、本発明によれば、静止座標系や１次回転座標系の信号をフィルタ処理することがないため、フィルタ通過による信号の位相遅延（周波数ごとに異なる）の補償が簡単となり、また複数の高調波電流を制御する場合でも急峻な特性をもち、回転数に応じて通過帯域の変更が必要なバンドパスフィルタやハイパスフィルタを必要とせず、回路や処理の複雑化を抑止しつつ精度よく高調波電流を制御することが可能となる。
【０００８】
好適な態様１において、前記フィードバック制御部は、前記各偏差を０とするｄｑ軸座標系上の電圧指令をそれぞれ発生させ、前記各ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系の多相電圧にそれぞれ変換し、前記各多相電圧を相ごとに加算して加算相電圧となし、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生する。これにより、上記作用効果を一層確実に実現することができる。
【０００９】
好適な態様２では態様１において、前記多相／高次ｄｑ座標変換部は、前記多相交流電流をｋ次ｄｑ軸座標系に変換するｋ次ｄｑ座標変換部を含み、前記１次直流成分抽出部は、前記１次ｄｑ座標変換部から出力された１次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ（ｋは１を除く正の整数又は分数）−１次の交流電流成分である１次重畳交流成分を減算して１次ｄｑ軸直流成分を抽出し、前記高次直流成分抽出部は、前記ｋ次ｄｑ座標変換部から出力されたｋ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次の交流電流成分であるｋ次重畳交流成分を減算してｋ次ｄｑ軸直流成分を抽出するｋ次ｄｑ軸直流成分抽出部を含み、前記フィードバック制御部は、目標値である１次ｄｑ軸指令値に前記１次ｄｑ軸直流成分を収束させ、目標値であるｋ次ｄｑ軸指令値に前記ｋ次ｄｑ軸直流成分を収束させるフィードバック制御を行うので、本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１０】
好適な態様３では上記態様２において、前記フィードバック制御部は、前記１次ｄｑ軸指令値と前記１次ｄｑ軸直流成分との差である１次ｄｑ軸偏差を０とする１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上の１次多相電圧に変換し、前記ｋ次ｄｑ軸指令値と前記ｋ次ｄｑ軸直流成分との差であるｋ次ｄｑ軸偏差を０とするｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｋ次多相電圧に変換し、前記１次多相電圧と前記ｋ次多相電圧とを相ごとに加算して加算相電圧を発生し、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生するので、本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１１】
好適な態様４では上記態様２において、前記１次重畳交流成分、１次ｄｑ軸直流成分、ｋ次重畳交流成分及びｋ次ｄｑ軸直流成分を発生させる電流指令部を有するので、本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１２】
好適な態様５は上記態様２において、前記多相／高次ｄｑ座標変換部は、前記多相交流電流をｎ（ｎはｋより大きい正の整数又は分数）次ｄｑ軸座標系に変換するｎ次ｄｑ座標変換部を含み、前記高次直流成分抽出部は、前記ｎ次ｄｑ座標変換部から出力されたｎ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｎ−１次及びｎ−ｋ次の交流電流成分であるｎ次重畳交流成分を減算してｎ次ｄｑ軸直流成分を抽出するｎ次ｄｑ軸直流成分抽出部を含み、前記１次ｄｑ軸直流成分抽出部は、前記１次ｄｑ座標変換部から出力された１次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次及びｎ−１次の交流電流成分である１次重畳交流成分を減算して前記１次ｄｑ軸直流成分を抽出し、前記ｋ次ｄｑ軸直流成分抽出部は、前記ｋ次ｄｑ座標変換部から出力されたｋ次ｄｑ軸座標系電流から、それに重畳するｋ−１次及びｎ−ｋ次の交流電流成分であるｋ次重畳交流成分を減算して前記ｋ次ｄｑ軸直流成分を抽出し、前記フィードバック制御部は、前記１次ｄｑ軸指令値に前記１次ｄｑ軸直流成分を収束させ、前記ｋ次ｄｑ軸指令値に前記ｋ次ｄｑ軸直流成分を収束させ、目標値であるｎ次ｄｑ軸指令値に前記ｎ次ｄｑ軸直流成分を収束させるフィードバック制御を行うので、複数の高調波の制御において本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１３】
好適な態様６では上記態様５において、前記フィードバック制御部は、前記１次ｄｑ軸指令値と前記１次ｄｑ軸直流成分との差である１次ｄｑ軸偏差を０とする１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記１次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上の１次多相電圧に変換し、前記ｋ次ｄｑ軸指令値と前記ｋ次ｄｑ軸直流成分との差であるｋ次ｄｑ軸偏差を０とするｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｋ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｋ次多相電圧に変換し、前記ｎ次ｄｑ軸指令値と前記ｎ次ｄｑ軸直流成分との差であるｎ次ｄｑ軸偏差を０とするｎ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を発生し、前記ｎ次ｄｑ軸座標系上の電圧指令を静止座標系上のｎ次多相電圧に変換し、前記１次多相電圧と前記ｋ次多相電圧と前記ｎ次多相電圧とを相ごとに加算して加算相電圧を発生し、前記加算相電圧に基づいて前記電機子に印加する相電圧を発生するので、複数の高調波の制御において本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１４】
好適な態様８では上記態様６において、前記１次重畳交流成分、１次ｄｑ軸直流成分、ｋ次重畳交流成分、前記ｎ次重畳交流成分及びｎ次ｄｑ軸直流成分を発生させる電流指令部を有するので、複数の高調波の制御において本発明の上記効果を良好、確実に実現することができる。
【００１５】
好適な態様８によれば、前記１次直流成分抽出部は、前記１次ｄｑ座標変換部から出力された１次ｄｑ軸座標系電流から、ローパスフィルタによりその直流成分である１次ｄｑ軸直流成分を抽出し、前記高次直流成分抽出部は、前記高次ｄｑ座標変換部から出力された高次ｄｑ軸座標系電流から、ローパスフィルタによりその直流成分である高次ｄｑ軸直流成分を抽出する高次ｄｑ軸直流成分抽出部を含み、前記フィードバック制御部は、目標値である１次ｄｑ軸指令値に前記１次ｄｑ軸直流成分を収束させ、目標値である高次ｄｑ軸指令値に前記高次ｄｑ軸直流成分を収束させるフィードバック制御を行う。
【００１６】
この態様によれば、回転数変化に応じて遮断周波数の変更を必要としないローパスフィルタを用いて回転数変化に無関係の直流成分を制御することにより高調波成分（静止座標系）を制御することができるため、回路及び処理を簡素化、高精度化することができる高調波制御型のモータ制御装置を実現することができる。
【００１７】
好適な態様９では、前記フィードバック制御を行わない場合に比べてｋ（ｋは２以上の整数）−１次の磁気騒音又は取るクリップルを低減するためにｋ次ｄｑ軸指令値を所定値に設定するので、ｋ−１次の磁気騒音やトルクリップルを良好に低減して、静粛な又はトルクリップルが小さいモータ運転が可能となる。なお、ｋ次の高調波成分の調整によりｋー１次の磁気騒音を低減する技術については、本出願人の既に出願した関連出願明細書を参照されたい。
【００１８】
好適な態様１０によれば態様９において、前記フィードバック制御を行わない場合に比べてｋ−１次及びｎ−１次の磁気騒音又はトルクリップルを低減するためにｋ次ｄｑ軸指令値及びｎ（ｎはｋより大きい整数）次ｄｑ軸指令値をそれぞれ所定値に設定するので、ｋ−１次及びｎ−１次の振動やトルクリップルを良好に低減して静粛な又はトルクリップルが小さいモータ運転が可能となる。なお、ｋ次及びｎ次の高調波成分の調整により、ｋ−１次及びｎ−１次の高調波成分の調整によりｋ−１次及びｎ−１次の磁気騒音を低減する技術については、本出願人が出願中の上記出願明細書を参照されたい、
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明のモータ制御装置の好適な実施形態を説明する。なお、以下に記載するｋ、ｎは、２以上の正の整数であり、三相機ではたとえば７、１３、１９などに設定される。なお、以下の記載における「直流成分」は真のDC成分以外にたとえば指令値や回転数の変更などにより生じる交流成分を含むものとする。
【実施例１】
【００２０】
実施例１を図１に示すブロック回路図を参照して説明する。
（構成）
図１において、１は電流指令部、６〜１３は減算器、１４〜１７はPIアンプ、１８は３相／１次ｄｑ座標変換部、１９は３相／ｋ次ｄｑ座標変換部、２０は１次ｄｑ／３相座標変換部、２１はｋ次ｄｑ／３相座標変換部、２２〜２４は加算器、２５はＰＷＭ電圧発生回路、２６は三相インバータ、２７、２８は相電流を検出する電流センサ、２９は三相同期モータ、３０は三相同期モータの回転角を検出するたとえばレゾルバなどの回転角センサ、３１は回転角センサ３０から出力される回転角信号から回転角θを表す信号を抽出する位置信号処理部、３２は回転角θの位相遅れを補償する遅れ補償演算部である。
【００２１】
電流指令部１は、１次電流指令部とｋ次電流指令部とを有しており、１次電流指令部は、１次ｄｑ軸座標系電流指令部２と、ｋ次ｄｑ軸座標系電流指令部３とからなる。ｋ次電流指令部は、１次ｄｑ軸座標系電流指令部４と、ｋ次ｄｑ軸座標系電流司令部５とからなる。
【００２２】
ＰＷＭ電圧発生回路２５、三相インバータ２６、電流センサ２７、２８、三相同期モータ２９、回転角センサ３０を除く各回路部の一部又は全部は専用回路以外にソフトウエア演算処理により実現することもできる。
（動作説明）
モータ２９には１次電流とｋ次電流とだけが流れるものとして以下説明を行う。図１から明らかなように、電流センサ２７、２８で検出されたU相電流ｉｕと、V相電流ｉｖとは、３相／１次ｄｑ座標変換部１８と３相／ｋ次ｄｑ座標変換部１９とに送られる。
【００２３】
まず、１次電流の制御について説明する。
【００２４】
３相／１次ｄｑ座標変換部１８は、入力電流の座標系を静止座標系から基本波周波数で回転するｄｑ軸座標系である１次ｄｑ座標系に変換し、ｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１とを得る。したがって、ｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１とはそれぞれ、モータ電流の基本周波数成分（静止座標系）に相当する直流成分（１次ｄｑ軸座標系）と、モータ電流のｋ次周波数成分（静止座標系）に相当するｋ−１次成分（１次ｄｑ軸座標系）とを含む。
【００２５】
これらｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１は減算器８、９に送られ、減算器８、９は、ｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１から電流指令値idk1*、iqk1*を減算する。電流指令値ｉｄｋ１＊、ｉｑｋ１＊は、数1に示すようにk-1次の周波数をもつ指令値であり、ｉｄ１、ｉｑ１の交流成分（ｋー１次成分）とほぼ等しい。このため、減算器８，９の出力波形はk次電流成分（静止座標系）が大体取り除かれた直流成分（１次ｄｑ軸座標系、静止座標系の1次電流成分に相当）となる。
【００２６】
【数１】
2005168212.tif 000003
【００２７】
減算器６、７は、電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊から、これら減算器８、９が出力するモータ電流の直流成分（１次ｄｑ軸座標系）すなわち１次電流成分（静止座標系）を減算し、１次電流偏差Δｉｄ１、Δｉｑ１を求める。電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊は、モータ電流の１次電流成分（静止座標系）が収束するべき目標値である。
【００２８】
ＰＩアンプ１４、１５は、これら１次電流偏差Δｉｄ１、Δｉｑ１を０とするべく1次電圧指令Vd1、Vq1を算出し、算出された1次電圧指令Vd1、Vq1は1次dq/3相交流座標変換部２０にて１次（静止座標系）の３相電圧指令Vu1,Vv1,Vw1に座標変換された後、加算器２２、２３、２４により後述するk次（静止座標系）の３相電圧指令値と加算され、加算器２２、２３、２４の加算結果は、ＰＷＭ電圧発生回路２５にてＰＷＭ電圧に変換されて三相インバータ２６を駆動し、これにより、三相インバータ２６から三相同期モータ２９に給電される１次電流は、電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊に制御される。
【００２９】
次に、k次電流の制御について説明する。
【００３０】
３相／ｋ次ｄｑ座標変換部１９は、入力電流（ｉｕ、ｉｖ）の座標系を静止座標系からｋ次高調波周波数のｄｑ軸座標系であるｋ次ｄｑ座標系に変換し、ｄ軸電流ｉｄｋと、ｑ軸電流ｉｑｋとを得る。ｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋとはそれぞれ、モータ電流のｋ次周波数成分（静止座標系）に相当する直流成分（ｋ次ｄｑ座標系）と、モータ電流の基本周波数直流成分（静止座標系）に相当するｋ−１次成分（ｋ次ｄｑ座標系）とを含む。
【００３１】
これらｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋは減算器１０、１１に送られ、減算器１０、１１は、ｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋから電流指令値id１k*、iq１k*を減算する。電流指令値ｉｄ１ｋ＊、ｉｑ１ｋ＊は、数２に示すようにk-1次の周波数をもつ指令値であり、ｉｄｋ、ｉｑｋの交流成分（ｋー１次成分）とほぼ等しい。このため、減算器１０，１１の出力波形は１次電流成分（静止座標系）が大体取り除かれた直流成分（ｋ次ｄｑ軸座標系、静止座標系のｋ次電流成分に相当）となる。
【００３２】
【数２】
2005168212.tif 000004
【００３３】
減算器１２、１３は、電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊から、これら減算器１２、１３が出力するモータ電流の直流成分（ｋ次ｄｑ軸座標系）すなわちｋ次電流成分（静止座標系）を減算し、ｋ次電流偏差Δｉｄｋ、Δｉｑｋを求める。電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊は、モータ電流のｋ次電流成分（静止座標系）が収束するべき目標値である。
【００３４】
ＰＩアンプ１６、１７は、これらｋ次電流偏差Δｉｄｋ、Δｉｑｋを０とするべくｋ次電圧指令Vdｋ、Vqｋを算出し、算出されたｋ次電圧指令Vdｋ,Vqｋはｋ次dq/３相交流座標変換部２１にてｋ次（静止座標系）の３相電圧指令Vuｋ,Vvｋ,Vwｋに座標変換された後、加算器２２、２３、２４により前述した１次（静止座標系）の３相電圧指令値と加算され、既に説明したように、加算器２２、２３、２４の加算結果がＰＷＭ電圧発生回路２５にてＰＷＭ電圧に変換されて三相インバータ２６を駆動する。これにより、三相インバータ２６から三相同期モータ２９に給電されるｋ次電流は、電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊に制御される。
【００３５】
次に電流指令部１について説明する。上述したように電流指令部１は、４対の指令値を発生する。
【００３６】
１次ｄｑ軸座標系電流指令部２は、モータ電流の１次電流が収束するべき１次電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊を出力する。この１次電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊は、よく知られているようにトルク目標値及び回転数に基づいてマップなどを用いて算出されるが、１次ｄｑ軸座標系上の値であるため直流値となる。
【００３７】
ｋ次ｄｑ軸座標系電流指令部５は、モータ電流のｋ次電流指令値が収束するべきｋ次電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊を出力する。このｋ次電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊は、たとえばｋ−１次の磁気騒音低減やｋ−１次のトルクリップル低減のために図示しない演算装置により算出されるが、ｋ次ｄｑ軸座標系上の値であるため直流値となる。
ｋ次ｄｑ軸座標系電流指令部３は、モータ実電流をｋ次ｄｑ軸変換した場合に、ｋ次電流（ｋ次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｋ−１次の交流成分（静止座標系上では１次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄ１ｋ＊、ｉｑ１ｋ＊を出力する。この算出は数２を用いて行ってもよく、あるいは、１次ｄｑ軸座標系上の直流値である１次電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊を１次ｄｑ座標系からｋ−１ｄｑ軸座標系に変換しても求めてもよい。更には、これらの演算をトルク指令、モータ回転数、インバータ電圧等の関数とみなしてマップなどから求めてもよい。
【００３８】
１次ｄｑ軸座標系電流指令部４は、モータ実電流を１次ｄｑ軸変換した場合に、１次電流（１次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｋ−１次の交流成分（静止座標系上ではｋ次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄｋ１＊、ｉｑｋ１＊を出力する。この算出は数１を用いて行ってもよく、あるいは、ｋ次ｄｑ軸座標系上の直流値であるｋ次電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊をｋ次ｄｑ座標系からｋ−１ｄｑ軸座標系に変換しても求めてもよい。更には、これらの演算をトルク指令、モータ回転数、インバータ電圧等の関数とみなしてマップなどから求めてもよい。
【００３９】
なお、１次ｄｑ座標変換部１８とｋ次ｄｑ座標変換部１９とは回転角θを基準とし静止座標系から回転座標系への座標変換を行うが、１次ｄｑ座標変換部１８の回転角θは、ｋ次ｄｑ座標変換部１９においてｋθに相当するように演算がなされることはもちろんである。遅れ補償部３２は、上記制御をマイコン等により演算する場合などに起因する位相遅延を補償するものであるが、周知の構成であるので、説明を省略する。
（変形態様）
上記実施例ではモータ電流に１種類の高調波電流が重畳するあるいは重畳させる場合について説明したが、図１におけるｋ次（静止座標系）電流成分制御に用いた回路ブロックと同じ回路ブロックを追加することにより更に他の高調波電流成分の制御を行うことができることは当然である。
【実施例２】
【００４０】
モータ電流のｋ次成分とｎ次成分とを同時に制御する実施例２を図２に示すブロック回路図を参照して説明する。以下、ｎはｋより大きい正の整数とする。
（構成）
図２において図１と同符号の回路は図１と同一機能をもつので説明を省略し、図２のうち図１に対して追加した回路部分のみ説明する。追加回路は、後述する電流指令部１の他は、減算器１０’、１１’、１２’、１３’と、加算器２２’、２３’、２４’、８０、９０、１００、１０１、１００’、１０１’と、３相／ｎ次ｄｑ座標変換部１９’と、ｎ次ｄｑ／３相座標変換部２１’と、PIアンプ１６’、１７’である。電流指令部１は、実施例１で説明した電流指令部２〜５の他に、後述する電流指令部３’、４’、３１〜３３が追加されている。
【００４１】
ｋ次ｄｑ軸座標系電流指令部３’は、モータ実電流をｋ次ｄｑ軸変換した場合に、ｋ次電流（ｋ次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｎ−ｋ次の交流成分（静止座標系上ではｎ次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄｎｋ＊、ｉｑｎｋ＊を出力する。
【００４２】
１次ｄｑ軸座標系電流指令部４’は、モータ実電流を１次ｄｑ軸変換した場合に、モータ１次電流（１次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｎ−１次の交流成分（静止座標系上ではｎ次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄｎ１＊、ｉｑｎ１＊を出力する。この算出は電流指令値ｉｄｋ１＊、ｉｑｋ１＊と同様に算出することができる。
【００４３】
ｎ次ｄｑ軸座標系電流指令部３１は、モータ電流のｎ次電流指令値が収束するべきｎ次電流指令値ｉｄｎｎ＊、ｉｑｎｎ＊を出力する。このｎ次電流指令値ｉｄｎｎ＊、ｉｑｎｎ＊は、たとえばｎ−１次の磁気騒音低減やｎ−１次のトルクリップル低減のために図示しない演算装置により算出されるが、ｎ次ｄｑ軸座標系上の値であるため直流値となる。
【００４４】
ｎ次ｄｑ軸座標系電流指令部３２は、モータ実電流をｎ次ｄｑ軸変換した場合に、ｎ次電流（ｎ次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｎー１次の交流成分（静止座標系上では１次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄ１ｎ＊、ｉｑ１ｎ＊を出力する。
【００４５】
ｎ次ｄｑ軸座標系電流指令部３３は、モータ実電流をｎ次ｄｑ軸変換した場合に、ｎ次電流（ｎ次ｄｑ軸座標系上では直流成分）に重畳するｎ−ｋ次の交流成分（静止座標系上ではｋ次成分）をキャンセルするための電流指令値ｉｄｋｎ＊、ｉｑｋｎ＊を出力する。
（動作説明）
モータ２９には１次電流とｋ次電流とｎ次電流とだけと略みなせるものとして以下説明を行う。
【００４６】
図２から明らかなように、電流センサ２７、２８で検出されたU相電流ｉｕと、V相電流ｉｖとは、３相／１次ｄｑ座標変換部１８と３相／ｋ次ｄｑ座標変換部１９と３相／ｎ次ｄｑ座標変換部１９’とに送られる。
【００４７】
まず、１次電流の制御について説明する。
【００４８】
３相／１次ｄｑ座標変換部１８は、入力電流の座標系を静止座標系から基本波周波数で回転するｄｑ軸座標系である１次ｄｑ座標系に変換し、ｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１とを得る。ｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１とはそれぞれ、直流成分とｋ−１次成分とｎ−１次成分とをもつ。これらｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１は減算器８、９に送られる。
【００４９】
加算器８０は電流指令値idk1*と電流指令値idｎ1*とを加算し、加算器９０は電流指令値iｑk1*と電流指令値iｑｎ1*とを加算し、減算器８、９はｄ軸電流ｉｄ１とｑ軸電流ｉｑ１から電流指令値idk1*＋idｎ1*、iqk1*＋iqｎ1*を減算する。
電流指令値idk1*＋idｎ1*、iqk1*＋iqｎ1*は、ｉｄ１、ｉｑ１のk-1次の交流成分とｎ−１次の交流成分の合計にほぼ等しく、このため、減算器８，９の出力波形はk次及びｎ次の電流成分（静止座標系）が大体取り除かれた直流成分（１次ｄｑ軸座標系）となる。
【００５０】
減算器６、７は、電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊から、これら減算器８、９が出力するモータ電流の直流成分（１次ｄｑ軸座標系）すなわち１次電流成分（静止座標系）を減算し、１次電流偏差Δｉｄ１、Δｉｑ１を求める。電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊は、モータ電流の１次電流成分（静止座標系）が収束するべき目標値である。以下の制御は実施例１と同じである。
【００５１】
次に、k次電流の制御について説明する。
【００５２】
３相／ｋ次ｄｑ座標変換部１９は、入力電流（ｉｕ、ｉｖ）の座標系を静止座標系からｋ次高調波周波数のｄｑ軸座標系であるｋ次ｄｑ座標系に変換し、ｄ軸電流ｉｄｋと、ｑ軸電流ｉｑｋとを得る。ｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋとはそれぞれ、モータ電流のｋ次周波数成分（静止座標系）に相当する直流成分（ｋ次ｄｑ座標系）と、モータ電流の基本周波数直流成分（静止座標系）に相当するｋー１次成分（ｋ次ｄｑ座標系）と、モータ電流のｎ次成分（静止座標系）に相当するｎーｋ次成分（ｋ次ｄｑ座標系）とをもつ。これらｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋは減算器１０、１１に送られる。
【００５３】
加算器１００は電流指令値id１k*と電流指令値idｎｋ*とを加算し、加算器１０１は電流指令値iｑ１ｋ*と電流指令値iｑｎｋ*とを加算し、減算器１０、１１はｄ軸電流ｉｄｋとｑ軸電流ｉｑｋから電流指令値id１k*＋idｎｋ*、iq１k*＋iqｎｋ*を減算する。
【００５４】
電流指令値id１k*＋idｎｋ*、iq１k*＋iqｎｋ*は、ｉｄｋ、ｉｑｋのk-1次の交流成分とｎ−ｋ次の交流成分の合計にほぼ等しく、このため、減算器１０，１１の出力波形は１次及びｎ次の電流成分（静止座標系）が大体取り除かれた直流成分（ｋ次ｄｑ軸座標系）となる。
【００５５】
減算器１２、１３は、電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊から、これら減算器１０、１１が出力するモータ電流の直流成分（ｋ次ｄｑ軸座標系）すなわちｋ次電流成分（静止座標系）を減算し、ｋ次電流偏差Δｉｄｋ、Δｉｑｋを求める。電流指令値ｉｄｋｋ＊、ｉｑｋｋ＊は、モータ電流のｋ次電流成分（静止座標系）が収束するべき目標値である。以下の制御は実施例１と同じである。
【００５６】
次に、ｎ次電流の制御について説明する。
【００５７】
３相／ｎ次ｄｑ座標変換部１９’は、入力電流（ｉｕ、ｉｖ）の座標系を静止座標系からｎ次高調波周波数のｄｑ軸座標系であるｎ次ｄｑ座標系に変換し、ｄ軸電流ｉｄｎと、ｑ軸電流ｉｑｎとを得る。ｄ軸電流ｉｄｎとｑ軸電流ｉｑｎとはそれぞれ、モータ電流のｎ次周波数成分（静止座標系）に相当する直流成分（ｎ次ｄｑ座標系）と、モータ電流の基本周波数直流成分（静止座標系）に相当するｎ−１次成分（ｎ次ｄｑ座標系）と、モータ電流のｋ次成分（静止座標系）に相当するｎ−ｋ次成分（ｎ次ｄｑ座標系）とをもつ。これらｄ軸電流ｉｄｎとｑ軸電流ｉｑｎは減算器１０’、１１’に送られる。
【００５８】
加算器１００’は電流指令値id１ｎ*と電流指令値idｋｎ*とを加算し、加算器１０１’は電流指令値iｑ１ｎ*と電流指令値iｑｋｎ*とを加算し、減算器１０’、１１’はｄ軸電流ｉｄｎとｑ軸電流ｉｑｎから電流指令値id１ｎ*＋idｋｎ*、iq１ｎ*＋iqｋｎ*を減算する。
【００５９】
電流指令値id１ｎ*＋idｋｎ*、iq１ｎ*＋iqｋｎ*は、ｉｄｋ、ｉｑｋのｎ-1次の交流成分とｎ−ｋ次の交流成分の合計にほぼ等しく、このため、減算器１０’，１１’の出力波形は１次及びｋ次の電流成分（静止座標系）が大体取り除かれた直流成分（ｎ次ｄｑ軸座標系）となる。
【００６０】
減算器１２’、１３’は、電流指令値ｉｄｎｎ＊、ｉｑｎｎ＊から、これら減算器１０’、１１’が出力するモータ電流の直流成分（ｎ次ｄｑ軸座標系）すなわちｎ次電流成分（静止座標系）を減算し、ｎ次電流偏差Δｉｄｎ、Δｉｑｎを求める。電流指令値ｉｄｎｎ＊、ｉｑｎｎ＊は、モータ電流のｎ次電流成分（静止座標系）が収束するべき目標値である。以下の制御は実施例１と同じである。
【００６１】
上記制御では、単一の高調波成分の制御と、二つの高調波成分の制御との例を説明したが、更に多数の高調波成分を上記と同様の原理により制御できることは、当業者であれば容易に理解できることである。なお、上記各実施例において、順次に行われる加算、減算は一つの多入力加減算処理により一挙に行うことができることは言うまでもない。
【実施例３】
【００６２】
上記各実施例において、トルク指令値が急激に変化する場合には１次電流指令値ｉｄ１１＊、ｉｑ１１＊は高周波数の交流成分を過渡的に含むことになる。
【００６３】
そこで、モータ回転数やトルク指令値が一定とみなせる場合には、各ｄｑ軸座標系における各位相の演算値を各次座標系の１回転分だけ記憶しておき、これら記憶値を順次再生することにより演算を軽減することができる。モータ制御においてモータ回転数やトルク指令値がほとんど変化しない状況はしばしばあるため、これにより演算負担や消費電力を低減することができる。
【実施例４】
【００６４】
その他、トルク指令値が急変する場合には、上記した高調波成分の独立制御を中断して通常のフィードバック制御を行うことができる。たとえば、図１の回路において、電流指令部３、４、５の出力を０とし、３相／１次ｄｑ座標変換された信号ｉｄ１、ｉｑ１を減算器６、７に直接に入力し、１次ｄｑ／３相座標変換部２０の出力をＰWM回路２５に直接入力する。これにより、トルク指令値が急変するような過渡時において、制御の追従を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】実施例１のモータ制御装置を示すブロック回路図である。
【図２】実施例２のモータ制御装置を示すブロック回路図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    電流指令部
６〜１３  減算器
１４〜１７  PIアンプ
１８  ３相／１次ｄｑ座標変換部
１９  ３相／ｋ次ｄｑ座標変換部
２０  １次ｄｑ／３相座標変換部
２１  ｋ次ｄｑ／３相座標変換部
２２〜２４  加算器
２５  ＰＷＭ電圧発生回路
２６  三相インバータ
２７、２８  電流センサ
２９  三相同期モータ
３０  回転角センサ
３１  位置信号処理部
３２  遅れ補償演算部
【図１】
2005168212.tif 000005
【図２】
2005168212.tif 000006